41 Figura 8: Comparação entre os processos de obtenção de Cimento Portland convencional, cimento geopolimérico e zeólita sintética. A produção do Cimento Portland emite quantidade significativa de CO2, prejudicial ao meio ambiente, pois é obtido através da extração de matérias-primas não renováveis como argila e calcário, além de estudos que mostram que sua sustentabilidade é variável. com deterioração de suas estruturas. A sustentabilidade anda de mãos dadas com todos os tipos de indústrias, e a indústria do cimento não é diferente.
Considerado um dos produtos mais utilizados no mundo, o cimento Portland apresenta algumas desvantagens na sua produção e utilização. Devido às deficiências que ocorrem na produção e utilização do cimento Portland, as propriedades físico-químicas do cimento têm sido continuamente desenvolvidas e estudos têm mostrado que o cimento geopolimérico pode ser ecologicamente correto, pois é derivado de materiais geológicos naturais conhecidos como geopolímeros, que requer produção apenas de energia moderada e é considerado bastante eficiente de usar, pois apresenta inúmeras vantagens que o tornam superior ao cimento Portland em diversas propriedades. Realizar uma análise comparativa das agressões ambientais e resistências à compressão do cimento geopolimérico e do cimento Portland, mostrando o melhor desempenho e aplicação de cada um de acordo com suas limitações.
Realizar uma análise crítica das propriedades de resistência à compressão do concreto à base de cimento Portland e cimento geopolimérico. O primeiro capítulo intitulado “Cimento Portland” abordará os seguintes temas: Descrição, história, composição e tipos atualmente existentes no mercado. No segundo capítulo intitulado “Cimento Geopolimérico”, a versão escrita focará no estudo realizado durante o presente trabalho, que abordará a história do cimento, descrição dos geopolímeros, ingredientes e proporções do concreto geopolimérico, e assim por diante.
CIMENTO PORTLAND
O cimento Portland foi desenvolvido em 1756 pelo inglês John Smeaton, que através de suas pesquisas conseguiu obter um produto de alta resistência por meio da calcinação de calcários moles e argilosos. O marco na história do cimento atual, porém, veio pelas mãos do construtor inglês Joseph Aspdin com seus experimentos, que incluíram os processos de mistura, queima e moagem de argila e pó de calcário retirados das ruas. Finalmente, em 1824, o construtor patenteou este pó com o nome de cimento Portland devido à semelhança entre o seu produto final e as rochas extraídas desta pequena península inglesa.
A mistura não se dissolveu em água e foi patenteada como cimento Portland porque tinha propriedades de cor, durabilidade e resistência comparáveis às rochas da Ilha Britânica de Portland. A sua descoberta provocou uma verdadeira revolução na construção civil, devido às suas diversas propriedades. Ao longo dos anos, diversas indústrias cimenteiras surgiram e pesquisaram o processo de produção do cimento Portland, tornando-o cada dia melhor. As principais matérias-primas do clínquer são o calcário e a argila, extraídos de rochas carbonáticas de cálcio, nessas rochas são colocadas cargas explosivas em buracos abertos para retirada da matéria-prima, que deve conter cálcio, sílica, óxido de alumínio e ferro em determinadas proporções.
Na maioria dos casos, a matéria-prima é obtida em jazidas localizadas próximas a fábricas de cimento. Durante o processo produtivo, essas duas matérias-primas são enviadas para a fábrica, onde são moídas até formar um pó fino. Os aditivos são matérias-primas que, ao serem misturadas ao clínquer na fase de moagem, permitem a produção dos diversos tipos de cimento Portland disponíveis no mercado atual.
Essas matérias-primas podem ser gesso, escória de alto forno, materiais pozolânicos e materiais carbonáticos. Atualmente, o mais utilizado é o cimento Portland, produto básico do concreto, que possui diferentes composições que determinam as propriedades dos diferentes tipos de cimento. No Brasil existem vários tipos de cimento Portland, que se diferenciam entre si principalmente na composição.
Na tabela a seguir podemos visualizar os tipos de cimento e sua composição, o que os diferencia. Todos os tipos de cimento são adequados para qualquer tipo de construção, para todos os tipos de estruturas e aplicações, no entanto, existem tipos de cimento que apresentam mais vantagens para determinadas aplicações, o que o torna mais recomendado e por isso conhecido.
CIMENTO GEOPOLIMÉRICO
Segundo Bigno (2005, p.1)8, os cimentos geopoliméricos constituem uma opção alternativa ao cimento de alto desempenho, produzido a partir de matérias-primas de baixo custo, incluindo resíduos. O processo de geopolimerização envolve uma reação química que ocorre em um ambiente altamente alcalino, onde certos minerais como sílica e alumina reagirão para criar polímeros com ligações do tipo Si-O-Al-O." Os geopolímeros, também conhecidos como polissialato, podem ser naturais ou são chamados de polímeros inorgânicos, ou dependendo do seu uso ou métodos de fabricação, são chamados, entre outros: cimentos geopoliméricos, geocimentos, concreto polimérico inorgânico, cimento alcalino ativado.
Os geopolímeros são amplamente utilizados em diversos produtos e materiais do mercado atual, na imagem abaixo podemos ver essas aplicações. Segundo Dias (2008, p. 27)11, além destes, podem ser elencados os principais usos: concreto de fundação (estacas, fundações e todas as obras subterrâneas), fundações para pavimentos, estruturas em contato com meios agressivos (especialmente áreas marinhas). ), abrangendo estruturas degradadas, muros de contenção e também contenção de materiais perigosos (metais pesados, produtos tóxicos, etc.) que possam estar associados a estas intervenções. Um deles visava a obtenção de materiais de baixo custo para utilização em grandes quantidades, como materiais de construção.
Esses materiais, segundo Daividovits, podem substituir favoravelmente o plástico, alguns metais e até produtos cerâmicos. Como materiais para reações de geopolimerização podem ser utilizados cinzas volantes, escórias de alto forno e resíduos minerais contendo uma quantidade suficiente de Si/Al, mas o material mais comumente utilizado é a argila de caulim. Um pouco diferente das embalagens tradicionais de cimento Portland, os ingredientes solúveis são fornecidos em sacos de acordo com a quantidade solicitada pelo cliente, podendo chegar até 20 kg.
Com a ajuda da figura abaixo, podemos ver melhor como funciona o esquema de manuseio do cimento geopolimérico. As propriedades do cimento geopolimérico são inúmeras e outras nem sequer foram exploradas e estudadas a fundo por se tratar de um material pouco popular e com custos mais elevados que o cimento Portland. Segundo Sepúlveda, os geopolímeros possuem propriedades importantes como: Resistência ao fogo, resistência química.
Devido à sua ampla gama de propriedades, os geopolímeros podem ser utilizados em diversas áreas, como produtos compósitos resistentes ao calor e ao fogo, produtos cerâmicos, vedação estrutural, entre outros. Os geopolímeros têm um campo de aplicação muito vasto, que vai desde o reforço estrutural, geotecnia, reabilitação, utilização em estruturas sujeitas a ataque ácido. Boa estabilidade volumétrica do geopolímero: os geopolímeros apresentam coeficiente de retração 4/5 inferior ao do cimento Portland.
Rápido ganho de resistência: Pesquisas mostram que os geopolímeros ganham aproximadamente 70% de sua resistência à compressão em 4 horas.
ANÁLISES COMPARATIVA
Cimento Portland: CaO (cal viva - CO2 é liberado durante sua produção) + SiO2 (dióxido de silício ou dióxido de silício) é queimado a 1450°. Segundo Skaf (2008, p. 28) 27, além das propriedades excepcionais, a produção de cimento geopolimérico reduz o consumo de energia (já que não há clínquer a 1450°C) e evita emissões de CO2 na atmosfera em até 90% em comparação ao cimento Portland. Para uma avaliação de 1m³ de concreto, o concreto de cimento Portland tipo CP II, mesmo com técnicas de redução de emissões, ainda é responsável por 271,9 kg CO2/m³ de concreto, enquanto o concreto geopolimérico 3,6 vezes menos CO2, para o total de 75,1 kg CO2 /m³ de concreto.
Diante desses resultados, pode-se especular que os concretos geopoliméricos seriam potenciais candidatos para substituir os concretos convencionais de cimento Portland. Estudo comparativo da análise do ciclo de vida de concretos compósitos à base de cimento Portland e concretos geopoliméricos (CP II). As emissões de CO2 para a atmosfera também são insignificantes em comparação com a produção de cimento Portland.
Pelos gráficos acima podemos perceber que uma quantidade muito grande de energia é consumida na produção de concreto à base de cimento Portland, o que está diretamente relacionado ao processo de clinquerização. Portanto, conclui-se que com a utilização de cimentos geopoliméricos é possível reduzir cerca de 80 a 90% das emissões de CO2, o que é uma das preocupações do mundo devido ao aquecimento global, além das matérias-primas que são abundantes na crosta terrestre . e Os resíduos industriais, que também são utilizados na adição de cimento Portland, podem ser reaproveitados na fabricação de geopolímeros, reduzindo também a demanda energética gasta na produção dos componentes. O desenvolvimento desta propriedade no Cimento Portland deve-se à utilização de calcário e argila na produção de clínquer, e à menor espessura do cimento, pelo que quando o CP V ARI reage com a água a uma taxa mais elevada, obtém uma elevada resistência.
Dentre vários estudos realizados sobre ligantes geopoliméricos, podemos constatar que o concreto obtido apresenta resistência à compressão muito elevada se comparado ao concreto à base de cimento Portland. O cimento Portland cura utilizando o fator A/C (água/cimento), e isso pode ser analisado através da tabela abaixo. No caso do Cimento Portland comum a cura deve durar no mínimo 7 dias, pois é nesse período que o concreto começa a adquirir 60% de sua resistência final, mas quanto maior o período de cura melhor será para o concreto. . .
O cimento Portland emite +/- 01 tonelada de CO2 para cada 01 tonelada de clínquer produzida, incluindo a energia consumida para o processo de clínquer. Os ataques ao meio ambiente não são causados apenas pela emissão de CO2, mas também pela extração de matérias-primas, onde o cimento geopolimérico volta a se destacar, já que sua composição é feita de materiais totalmente renováveis e está presente em 75% da crosta terrestre, enquanto em contraste com o cimento Portland, que é fabricado a partir de calcário e argila extraídos de rochas carbonáticas. No entanto, os elevados níveis de emissões de CO² gerados na produção de cimento e o facto de as elevadas emissões de carbono implicarem multas para empresas e países significarão, a médio prazo, que este material incluirá também os custos ambientais, reduzindo assim a competitividade de custos de Portland. cimento e cimento geopolimérico.
Dada a análise realizada, concluímos que o cimento geopolimérico pode ser uma alternativa sustentável e com elevada resistência à compressão em comparação ao cimento Portland.
